Question

【題目】已知函數在處取得極值．

Ⅰ求實數a的值；

Ⅱ若關于x的方程在上恰有兩個不相等的實數根，求實數b的取值范圍；

Ⅲ證明：參考數據：．

Answer 1

【答案】（1）0；（2）；（3）見解析

【解析】

(1)求導，由f′(1)＝0構造方程求出a；(2)由(1)將方程f(x)＋2x＝x2＋b化簡，令g(x)＝x2－3x＋lnx＋b(x>0)，求導，研究當x變化時，g′(x)，g(x)的變化情況，確定函數的最值，從而建立不等式組，即可求得結論；(3)設φ(x)＝lnx－(x2－1)，求導，根據函數的單調性得當x≥2時，>2，從而累加可得結論．

（1）f′(x)＝1－，∵x＝1是f(x)的一個極值點，∴f′(1)＝0，即1－＝0，∴a＝0.

經檢驗滿足題意.

(2)由(1)得f(x)＝x－lnx，∴f(x)＋2x＝x2＋b即x－lnx＋2x＝x2＋b，∴x2－3x＋lnx＋b＝0，

設g(x)＝x2－3x＋lnx＋b(x>0)，

則g′(x)＝2x－3＋＝

＝.

由g′(x)>0得0<x<或x>1，由g′(x)<0得<x<1，

∴當x∈，(1，＋∞)時，函數g(x)單調遞增，x∈時，函數g(x)單調遞減，

當x＝1時，g(x)極小值＝g(1)＝b－2，g＝b－－ln2，g(2)＝b－2＋ln2，

∵方程f(x)＋2x＝x2＋b在上恰有兩個不相等的實數根，

∴即解得＋ln2≤b<2.

(3)證明：∵k－f(k)＝lnk，∴>.

＋＋＋…＋> (n∈N，n≥2)

設φ(x)＝lnx－ (x2－1)，則φ′(x)＝－＝＝－

當x≥2時，φ′(x)<0，∴函數y＝φ(x)在[2，＋∞)上是減函數，

∴φ(x)≤φ(2)＝ln2－<0，∴lnx< (x2－1)．

∴當x≥2時， >＝

＝2，

∴＋＋＋…＋>2

＝2＝.

∴原不等式成立．